露天转井工开采条件下地表沉陷预测数值模拟研究

在露天转井工开采条件下,地下开采引起的地表沉陷以及井工开采对露天边坡的稳定性影响预测一直是矿山开采过程中的重大技术难题。针对当前两种计算方法存在的不足,应用FLAC数值模拟技术,对山西平朔安太堡煤矿b902井工开采工作面进行了分步开挖模拟,总结出了地下开采引起的地表沉陷规律,并对地表沉陷位移值进行预测及边坡稳定性分析。与现场实测位移资料对比结果表明,FLAC3D以实际的煤岩物理力学参数为计算依据,克服了常用计算方法的不足,其结果与现场实测结果比较接近,为露天转井工开采条件下地表沉陷预测及边坡稳定性分析探求了一种新的简单易行的方法。     

基于Geo-Studio的高陡边坡稳定性分析

在露天地下联合开采矿山中,地下回采不可避免会对露天边坡造成一定影响,因此,必须通过科学合理的手段对其安全风险进行研判。针对永平铜矿露天高陡边坡下矿体回采的现况,通过Geo-Studio软件建立了不同剖面下的高陡边坡地下矿体回采模型,并分别运用极限平衡法中的Ordinary法、Janbu法、Bishop法、Morgenstern-Price法对不同水平中段及矿块下的边坡安全性进行定量分析。结果表明:在回采至高水平中段及靠近边坡的矿体区域时,对边坡的影响较大,安全系数低;借助采场边坡滑坡风险等级,对回采矿块的安全等级进行划分,最终得到6个危险矿块。研究成果为露天矿山邻近高陡边坡井下矿体的安全回采提供了重要理论参考。     

铜山口铜矿露天边坡稳定性分析

铜山口铜矿是大冶有色金属公司下属的大型露天矿山,随着开采深度的增加,露天边坡高度越来越大,有必要对其安全性进行评估。结合边坡实际情况和地勘资料,在露天坑东南西北4个方位选取了10个典型剖面,使用极限平衡法计算了边坡在自重和地下水、爆破振动、地震、降雨4种组合工况下的安全系数,并使用FLAC3D进行了数值模拟验证。结果表明,边坡安全系数都大于许用安全系数1.2,即边坡整体是稳定的。     

GIS在露井联合开采条件下边坡稳定性监测预报中的应用

以山西某矿露井联合开采条件下边坡稳定监测预报为例,在ArcView GIS平台上构建的三维模型上对边坡位移监测数据和所提取的相关信息进行综合分析及边坡危险性等级划分,并借助GIS的可视化功能将边坡变形及稳定性变化过程及其结果予以展示,直观地反映出露井联合开采条件下边坡的变形及稳定性变化规律,为边坡位移监测数据的保存、管理及稳定性的预警预报提供便捷方法。     

露天转地下房柱法开采扰动下采场稳定性研究

以云南晋宁周边典型的缓倾斜薄至中厚磷矿床露天转地下房柱法开采为研究背景,以层状岩质边坡与地下采场围岩及其上覆岩体组成的复合采动系统为研究对象,运用FLAC3D数值模拟方法和相似材料模拟试验对坡高300 m矿山在不同开采阶段下覆岩采动响应应力演化特征、位移变化特征和塑性区分布特征进行了研究.结果表明,第三阶段矿体开挖后,...     

甲玛多金属矿露井联采条件下露天边坡稳定性评价

为了研究甲玛多金属矿在露井联采工况下,地下开采对露天矿边坡稳定性的影响,采用数值模拟方法,结合该矿山工程地质条件及采矿方法,建立大型三维地质模型进行计算分析。结果表明,大规模地下充填开采后,顶板覆岩发生一定程度的下沉,在矿体回采及充填过程中,对于覆岩的支撑作用主要靠盘区柱及盘区周边的围岩实现。地下矿体回采结束后,角岩露天坑的西边帮区域变形相对剧烈,但该区域变形量较小。因此,大规模地下充填开采对于露天边坡稳定性的影响甚微。     

采动影响下露天矿排土场边坡稳定性分析

露天矿排土场压占大量的煤炭资源,为提高煤炭资源的采出率,同时保证边坡的稳定,必须确定井工开采终采线位置。以哈尔乌素露天矿区排土场下的煤炭资源进行井工开采为例,采用PHASE2软件建立数值计算模型,分析4号和6号煤层开采对排土场边坡位移场、最大剪应变和安全系数的影响,确定了4号和6号煤层终采线位置。结果表明：随着4号和6号煤层的开采,边坡最大水平位移和最大垂直位移均呈非线性增大趋势;边坡安全系数均呈非线性减小的变化趋势;4号煤层终采线距离1 260平盘坡顶线右侧的水平距离为98 m, 6号煤层终采线距离1 260平盘坡顶线右侧的水平距离为35 m。     

柿竹园多金属矿露天-地下协同开采安全稳定性分析

为研究柿竹园多金属矿露天-地下同时开采的相互影响，根据矿山的实际生产情况，构建了矿山的地表模型、露天坑最终境界模型、矿体模型、塌陷区及采空区模型。为尽可能真实地反映矿山开采及覆岩的变形特征，按不同的回采高度和回采区域将矿山整体开采顺序从上到下划分为6个阶段。其中，第1至第5阶段为露天-地下联合开采，露天开采东、北部684 m以上以及西、南部612 m以上的矿体，与此同时，地下采用分段凿岩阶段空场法开采东部407～610 m、北部470～536 m的矿体，以无底柱分段崩落法回采西部530～610 m的矿体以及中部490 m以上的矿体；第6阶段为地下开采结束全部转为露天开采。通过数值模型得出了露天-地下协同开采期间，各开采阶段地表和采场产生的最大位移量、采场顶板产生的最大拉应力值以及最大压应力的位置和大小；并对露天开采时，井下采场、采空区顶板、边坡的位移和应力进行了监测和分析。结果表明，露天-地下协同开采期间，露天开采区形成的露天边坡和平台未出现明显的应力集中现象，露天边坡产生的位移、拉应力和剪应力值均较小，矿山露天及地下开采对最终边坡稳定性造成的影响较小，开采造成的位移和应力集中程度不会...     

基于数值模拟的露天—地下联合开采隔离层稳定性分析

在永平铜矿,由于露采速度远大于地采速度,目前该矿的露天坑底预留隔离层的厚度不断减小。为了确保矿山回采安全,采用CAD-3DMine-Flac3D等多软件耦合建模的手段,对现有隔离层的稳定性进行动态模拟和对比分析。研究结果表明,虽然目前隔离层厚度已低于有关规程要求的最小值,但爆破振动和矿体回采对隔离层影响很小,隔离层基本没有发生贯穿破坏,尚处于稳定状态;同时通过应力、应变及塑性区的变化分析,找出了稳定性薄弱环节,为矿山下一步排产决策提供了必要的技术支撑。     

基于有限元的井工采动下露天矿边坡稳定性分析

采用有限元方法,研究位于安家岭露天矿北帮下部井工采动,对露天边坡的影响和稳定性变化规律。结果表明,井工采动过程中,露天边坡出现渐变型蠕动变形,变形区域在1330水平以上,表现为向边坡临空面的位移;模拟过程中极限平衡方法稳定性为1.280,有限元方法中稳定性从1.333降低至1.119,所以极限平衡方法分析由应力引起边坡变形时存在不足。     

开采扰动下水平矿柱稳定性数值分析研究

采用数值模拟计算的方法分析了某矿山-290 m水平矿柱在开采扰动过程中的力学效应显现规律。研究结果表明,上部中段采场胶结充填及硐室开挖后,应力向水平矿柱转移;下部中段开采后,水平矿柱整体处于高度应力集中状态,大部分区域都能从开采过程中的拉剪破坏恢复到弹性工作状态。综合分析结果表明,水平矿柱在开采扰动过程中整体稳定性良好。     

洪水工况下某尾矿坝动力稳定性分析

对四川某高堆尾矿库地质勘查资料进行整理,合理概化了坝体主轴剖面,采用等效黏弹性模型,对处于洪水工况下的该尾矿坝用GeoStudio有限元软件进行数值模拟研究,研究了该尾矿坝在EI Centro地震波作用下的反应加速度、位移变化、液化范围、安全系数、动力稳定性的规律,研究结果显示该尾矿坝可在洪水工况下稳定运行,为其他尾矿坝的动力稳定性分析提供参考。     

降雨条件下多级台阶排土场边坡渗流及稳定性分析

降雨是导致边坡失稳的主要因素之一。以滇中地区某磷矿排土场边坡为例,研究持续降雨对6^#排土场边坡的稳定性影响,基于饱和-非饱和土渗流理论,使用室内非饱和土静力三轴试验结合GeoStudio有限元方法,对持续强降雨条件下的饱和-非饱和渗流场的动态变化、变形破坏和稳定性进行数值模拟和计算。结果表明：降雨初期基质吸力越大边坡安全系数越高,但是降雨12 h后边坡岩土体趋于饱和后,安全系数基本不受基质吸力的影响,并与理论计算结果基本一致,边坡整体稳定性良好,与排土场实际情况相符;雨水不断入渗时多级台阶排土场塑性变形区域主要集中在坡脚台阶处。模拟结果总体可靠,可为持续强降雨地区多级台阶排土场以及对滇中地区矿山排土场安全生产提供参考。     

露天煤矿排土场不同土岩比情况下边坡稳定性分析

为进一步研究与验证露天煤矿外排土场边坡稳定性,通过利用刚体极限平衡理论对排土场岩层在不同厚度比例下的边坡稳定性进行数值模拟,并做出结论与分析,为周边露天煤矿提供技术参考。     

动力扰动下含软弱夹层巷道围岩稳定性数值分析

为了研究动力扰动下不同厚度a、位置h和倾角θ的软弱夹层对巷道围岩稳定性的影响,利用有限元软件ABAQUS对含有夹层巷道受到采场爆破作用下围岩的力学响应进行数值分析,并结合冬瓜山铜矿深部出矿巷道实际提出支护优化方案。结果表明,动力扰动下:1)巷道顶板和两帮应力、位移与夹层厚度a或位置h呈非线性变化关系,围岩的稳定性随着a或h的增加先减小后增大,说明了厚度a或位置h对围岩次生静应力和动力扰动衰减的影响程度的相对变化;2)随着软弱夹层倾角θ增大,夹层对动力波的衰减作用增大,夹角较大时,对动力波的衰减作用更显著;3)软弱夹层对冬瓜山铜矿出矿巷道围岩的稳定性起重要作用,支护措施和技术参数优化可有效控制围岩变形,验证了上述研究的正确性。     

地下开采扰动条件下露天矿边坡岩体结构变异与失稳模式分析

现场高密度电法探测表明受老虎台早期地下开采影响,东露天矿边坡岩体赋存状态及岩体结构、力学特性发生了较大变异,对边坡开挖稳定性有重要影响。应用开采 “三带”理论分析了地下开采扰动区域分布及其与边坡的相对位置关系,指出了边坡岩体各部位结构变异特征及主要失稳模式：垮落带区域边坡岩体完整性差,碎裂严重,易发生局部塌陷破坏及块体倾倒破坏;断裂带区域边坡岩体离层多,竖向节理裂隙发育,主要发生弯曲倾倒破坏;弯曲下沉带区域边坡岩体完整性较好,保持其层状结构,局部可能发生楔形体破坏;张拉带区域边坡岩体受张拉作用强烈,主要发生张拉破坏。     

劣化扰动因素下尾矿库边坡地质灾害预警及边坡稳定性分析

高陡岩质边坡的稳定性历来备受国内外学者的广泛关注,也是近年来最主要的地质灾害之一,尤其是复杂地质条件下的高陡岩质边坡更是如此,若在此条件下参与了人工开挖,那么边坡的稳定性和导水性均会产生显著的变化。在此条件下采用3DMine、FLAC^3D数值模拟软件、Origin后处理软件以及室内岩石力学试验等方法研究了复杂地质条件下某尾矿库3个剖面的高陡岩质边坡的稳定性,研究结果显示Ⅰ-Ⅰ剖面和Ⅱ-Ⅱ剖面虽然边坡底部存在最大剪应变,但其安全系数均满足规范要求,其边坡处于稳定状态,且其边坡表面的最大主应力均分布在0.1 MPa左右,不会产生明显的应力变化。研究结果为今后尾矿库的建设和边坡的维护提供了科学依据,并能够很好的为尾矿库边坡的地质灾害提供安全预警。     

基于岩体损伤模拟的露井联采边坡稳定性

岩体是具有初始几何损伤的多裂隙介质,露天和井工开采导致应力场发生改变,进而节理扩展,损伤增加,强度降低。根据Kawarnoto损伤张量概念、等效应变原理及断裂力学理论,对安太堡煤矿露井联采条件下的节理岩体损伤演化进行了模拟,得到了边坡岩体在露采与井采时损伤张量的时空分布演化特征。建议应用反映采动效应的损伤张量或截面损伤度作为岩体扰动参数,根据岩体质量分类RMR值,确定Hoek-Brown强度参数m和s,体现了岩体强度的各向异性和时空变化。应用到安太堡煤矿露井联采条件下的边坡稳定性分析中,安全系数为1.89~2.32,说明发生剪切破坏的可能性较小,边坡岩体的破坏主要由井工采空区坍塌引起。     

魏家峁露天煤矿边坡稳定性分析

针对魏家峁露天煤矿实际工程地质及开采现状,分析了影响该露天矿边坡稳定性的主要因素及破坏模式。通过运用ANSYS软件对首采区采场边坡数值模拟分析,为今后魏家峁露天煤矿边坡稳定提供了理论依据。